题目内容

7.如图为某次太空探测中,科研人员发射星球探测器在最后着陆阶段的示意图,探测器在距星球表面高度为H=20m处悬停(速度为0),首先使探测器在重力作用下自由下落,下落到距地表h高度处开启发动机,使探测器竖直匀减速下降.不计星球表面大气对探测器的阻力影响,星球表面附近的重力加速度为g0=4m/s2.求:
若开启发动机后,探测器以加速度a=12m/s2匀减速下降,为使探测器着陆速度不超过4m/s,探测器开启发动机开始减速的高度h应在什么范围内?

分析 分别对着地速度0和v1根据速度和位移公式列式可求得减速过程的高度范围值.

解答 解:设探测器开启发动机开始减速的高度为h1时,探测器到达星球表面速度恰好为零,探测器开始减速时的速度为v
自由落体阶段:v2=2g0(H-h1)…①
减速阶段:v2=2ah1…②
由①②得:h1=5m
设探测器开启发动机开始减速的高度为h2时,探测器到达星球表面速度恰好为v1=4m/s,探测器开始减速时的速度为v'
自由落体阶段:v'2=2g0(H-h2)…③
减速阶段:${v'^2}-{v_1}^2=2a{h_2}$…④
由③④得:h2=4.5m
所以为使探测器着陆速度不超过4m/s,探测器开启发动机开始减速时的高度满足:4.5m≤h≤5m
答:为使探测器着陆速度不超过4m/s,探测器开启发动机开始减速时的高度满足4.5m≤h≤5m

点评 本题考查匀变速直线运动规律的应用,要注意正确分析物理过程,明确速度和位移公式的正确应用.

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